智能公交車報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　智能公交車報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 電子信息工程

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p&

3、gt;<p>　　射頻識(shí)別（RFID，Radio Frequency Identification）技術(shù)是一種利用無線電射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。本設(shè)計(jì)首先介紹了RFID的工作原理、特點(diǎn)、分類以及應(yīng)用。然后按照當(dāng)前公交報(bào)站系統(tǒng)提出了新的設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　如今大部分公交車上安裝的都是人工按鍵式的操作系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)有幾個(gè)明顯的缺點(diǎn)：一，行車在進(jìn)站前司機(jī)要分神操作報(bào)站系統(tǒng)，無法顧及

4、站內(nèi)情況，有著許多不安全因素；二，遇到臨時(shí)改道則無法報(bào)站，亦或是錯(cuò)報(bào)站、漏報(bào)站，給人們的出行帶來了諸多不便。本設(shè)計(jì)提供了一種基于RFID的站臺(tái)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)以及自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)。由車載無線接收器接收安裝在公交站臺(tái)上的無線發(fā)射器發(fā)出的RFID信號(hào)，進(jìn)行識(shí)別并控制車載語音播報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)站，實(shí)現(xiàn)真正意義上的自動(dòng)報(bào)站。</p><p>　　最后利用軟件調(diào)試，模擬RFID發(fā)射器與閱讀器的通訊，以及閱讀器觸發(fā)單片機(jī)進(jìn)行語音播報(bào)的過

5、程。實(shí)現(xiàn)公交車對(duì)公交車站的自動(dòng)識(shí)別以及自動(dòng)報(bào)站功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：射頻識(shí)別；閱讀器；自動(dòng)報(bào)站；單片機(jī)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Radio Frequency Identification(RFID) is a new technology of radio frequency c

6、ommunication which is realized through non-contact automatic identification technology.Firstly,operating principle,features and applications of RFID system are introduced.And then,according to combined with the situation

7、 of urban public transport auto-announce,the system a new type intelligent bus-stop auto-announce is put forward. </p><p>　　Many buses are installed automatic bus-stop broadcasting systems.But,this system ha

8、s several obvious shortcomings:first,the driver should opera system before stop,he can not take into account the situation of the station,there are many factors of insecurity.Second,encountered temporary diversions stati

9、ons can not report,or the wrong bus stop,miss station,to people a lot of inconvenience travel.</p><p>　　Finally,the software of system is debugged to analog the communication between transmitters and RFID re

10、ader,as well as reader trigger the process of SCM Voice Broadcast.The auto-announce and auto-recognition of station is realized.</p><p>　　Key Words: RFID,Reader,Auto-Announce,Single Chip Computer</p>

11、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1　引言1</b></p><p>　　2　系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)3</p><p><b>　　3　硬件設(shè)計(jì)5</b></p><p>　　3.1 車載部分5</p><p>　

12、　3.1.1 MCU控制模塊5</p><p>　　3.1.2 語音模塊6</p><p>　　3.1.3 顯示模塊7</p><p>　　3.1.4 射頻模塊8</p><p>　　3.2 站臺(tái)部分11</p><p><b>　　4　軟件設(shè)計(jì)12</b></p>&l

13、t;p>　　4.1 主程序12</p><p>　　4.2 閱讀器模塊13</p><p>　　4.2.1 nRF905的SPI驅(qū)動(dòng)程序13</p><p>　　4.2.2 nRF905發(fā)送與接收幀15</p><p>　　4.3 語音芯片模塊19</p><p>　　4.4 液晶顯示模塊22<

14、/p><p><b>　　5　結(jié)論25</b></p><p>　　致 謝錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p><b>　　1　引言</b></p><p>　　城市交通需要滿足幾百萬居民外出的需求，必

15、須安全、快捷、準(zhǔn)確、大流量，以此解決大城市交通擁堵問題。近幾十年來，我國(guó)在交通事業(yè)上投入了大量的人力物力財(cái)力，但仍無法遏制城市交通擁堵的蔓延。交通需求猛增，交通供給受限，再加上居民出行結(jié)構(gòu)小汽車化是造成城市交通擁堵的主要原因，交通需求管理作為解決城市交通擁堵問題的重要措施勢(shì)在必行，其中，大力發(fā)展公共交通是交通需求管理的核心舉措。近年來，隨著寧波私家車的日益增多，市區(qū)的交通逐漸成為民眾關(guān)注的焦點(diǎn)。從海曙到江東，差不多有一半的道路在上下班高

16、峰期會(huì)異常擁堵，因此就有人提出多利用公交運(yùn)輸出行。</p><p>　　截至2009年12月底，寧波市擁有運(yùn)營(yíng)車輛1752輛，運(yùn)營(yíng)線路113條，占全市公交總運(yùn)營(yíng)能力的80%以上，在寧波市客運(yùn)市場(chǎng)發(fā)揮著主導(dǎo)作用。如此繁重的運(yùn)營(yíng)壓力，迫使公交車運(yùn)營(yíng)朝著快捷、方便、準(zhǔn)確的路線發(fā)展，因此誕生了寧波市第一條公交車專用車道，緊接著公交站臺(tái)也能顯示公交車所在位子，為乘客提供了很大的便利。但是，為了軌道交通的建設(shè)，近期很多公交線

17、路不得不繞道而行，因此而產(chǎn)生的過站不報(bào)現(xiàn)象屢屢發(fā)生，為了能準(zhǔn)確報(bào)站，發(fā)生改道的公交車必須把車內(nèi)的語音報(bào)站器進(jìn)行重新的編程，因此產(chǎn)生的工作量可想而知。</p><p>　　那么就有很多市民提出了自己的想法，公交車的報(bào)站系統(tǒng)為什么就不能像地鐵運(yùn)營(yíng)一般實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)站呢？首先我們想到了利用RFID系統(tǒng)進(jìn)行站臺(tái)的識(shí)別。RFID全稱是射頻識(shí)別，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)并獲取數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無須人工

18、干預(yù)，可工作于多種環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽。</p><p>　　RFID(Radio Frequency Identification)射頻識(shí)別技術(shù)，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。射頻識(shí)別技術(shù)采用大規(guī)模集成電路技術(shù)、識(shí)別技術(shù)、計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)，通過讀寫器和載體上的RFID卡，構(gòu)成RFID系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)載體的非接觸式的識(shí)別和數(shù)據(jù)信息交換[1]。RFID利用射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別物體，有著適

19、應(yīng)性強(qiáng)，無接觸等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代熱門技術(shù)之一。雖然我國(guó)處于研究起步階段，但技術(shù)的發(fā)展必然導(dǎo)致RFID技術(shù)在我國(guó)會(huì)普及開來。</p><p>　　RFID在我們的日常生活中得到了很廣泛的應(yīng)用，諸如圖書館書本的編碼掃描，公交車IC卡刷卡等等。RFID(Radio Frequency Identification)是無線電射頻識(shí)別技術(shù)，能利用射頻信號(hào)自動(dòng)獲取物品信息。從信息傳遞的基本原理來說，射頻識(shí)別技術(shù)在低頻段基于變壓器

20、耦合模型，在高頻段基于雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的空間耦合模型。1948年哈里斯托克曼發(fā)表的“利用反射功率的通信”奠定了射頻識(shí)別射頻識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)[3]。</p><p>　　圖1-1 RFID系統(tǒng)工作原理</p><p>　　從圖1-1中我們可以看出電子標(biāo)簽內(nèi)存有一定格式的電子數(shù)據(jù)，常以此作為待識(shí)別物品的標(biāo)識(shí)性信息。應(yīng)用中將電子標(biāo)簽附著在待識(shí)別物品上，作為待識(shí)別物品的電子標(biāo)記。閱讀器與電子標(biāo)簽可按

21、約定的通信協(xié)議互傳信息，通常的情況是由閱讀器向電子標(biāo)簽發(fā)送命令，電子標(biāo)簽根據(jù)收到的閱讀器的命令，將內(nèi)存的標(biāo)識(shí)性數(shù)據(jù)回傳給閱讀器。這種通信是在無接觸方式下，利用交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)的空間耦合及射頻信號(hào)調(diào)制與解調(diào)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的[4]。</p><p><b>　　2　系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　目前公交車報(bào)站主要應(yīng)用到的是觸發(fā)單片機(jī)語音播報(bào)，很多大型城市已經(jīng)開始使用

22、GPS語音報(bào)站系統(tǒng)。下面對(duì)這兩種系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)計(jì)較。</p><p>　　方案一：RFID自動(dòng)識(shí)別報(bào)站</p><p>　　在公交領(lǐng)域利用RFID最多的是公交站臺(tái)上的閱讀器讀取進(jìn)站公交車的電子標(biāo)簽信息，然后將信息發(fā)送回公交控制中心。如同圖2-1中下排的閱讀器識(shí)別電子標(biāo)簽的過程。那么，換一種思路，公交車站能識(shí)別公交車，公交車亦能識(shí)別公交車站。因此在設(shè)計(jì)圖中多出了上排的的閱讀器和電子標(biāo)簽的組合，

23、工作原理就是當(dāng)公交車進(jìn)入公交車站范圍的時(shí)候車載的閱讀器能識(shí)別出裝在公交車站上的電子標(biāo)簽里的信息。然后將信息傳回車載單片機(jī)語音播報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)站。</p><p>　　圖2-1 RFID自動(dòng)識(shí)別報(bào)站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　方案二：基于GPS的公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)</p><p>　　GPS定位應(yīng)用于很多場(chǎng)所，在公交車報(bào)站系統(tǒng)中也有所體現(xiàn)，當(dāng)公交車運(yùn)行至指定的經(jīng)度

24、和緯度時(shí)，就能播報(bào)出對(duì)應(yīng)的站臺(tái)信息[5]。有著功耗低，工作穩(wěn)定等特點(diǎn)。GSP報(bào)站系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 GPS報(bào)站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　在兩個(gè)方案中，共同一個(gè)目的就是要實(shí)現(xiàn)公交車的自動(dòng)報(bào)站，從而減輕駕駛員的工作量，但相比較而言，方案一使用于小型城市，投入的成本可以降低，因此本設(shè)計(jì)選擇方案一，采用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)公交車自動(dòng)識(shí)別站臺(tái)繼而語音播報(bào)

25、。</p><p><b>　　3　硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的總體框圖如圖2-1所示，主要分為車載部分和站臺(tái)部分。</p><p><b>　　3.1 車載部分</b></p><p>　　車載讀寫器就是安裝在公交車上的讀寫器設(shè)備，接收識(shí)別從站臺(tái)發(fā)來的有效數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)語音芯片報(bào)站，

26、并向站臺(tái)發(fā)送本車信息，完成與公交站臺(tái)的雙工通信。車載讀寫器的主要結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。</p><p>　　圖 3-1 車載讀寫器結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.1.1 MCU控制模塊</p><p>　　微處理器的選擇對(duì)系統(tǒng)起著重要的作用，影響著整體的開發(fā)方案，如成本控制、運(yùn)算效率等。目前市場(chǎng)上最常用的是51系列的8位單片機(jī)、DSP、ARM芯片等[6]。</p

27、><p>　　51單片機(jī)流行于八十年代，價(jià)格比較低，技術(shù)成熟，但是ROM和RAM容量較小，功能簡(jiǎn)單。如今DSP偏重應(yīng)用于高端技術(shù)領(lǐng)域，價(jià)格較高，開發(fā)難度大。ARM芯片體積小、功耗低、成本低，但也不適合應(yīng)用于小型系統(tǒng)。</p><p>　　因此，本設(shè)計(jì)的微處理器選擇了89S51單片機(jī)。電路原理圖如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 89S51單片機(jī)電路原理圖&l

28、t;/p><p>　　3.1.2 語音模塊</p><p>　　語音播報(bào)系統(tǒng)包括了語音芯片、音頻功放和揚(yáng)聲器等電路，本設(shè)計(jì)選用的是ISD4003語音芯片。在本設(shè)計(jì)中主要考慮單片機(jī)與語音芯片進(jìn)行通訊，控制播放語音的過程，而錄音和存儲(chǔ)的過程在這里不做詳細(xì)說明。</p><p>　　ISD4003工作電壓為3V，單片錄放時(shí)長(zhǎng)4-8分鐘，內(nèi)含振蕩器、濾波器、音頻放大器、自動(dòng)靜噪

29、等[7][11]。</p><p>　　圖 3-3 ISD4003電路原理圖</p><p>　　從圖3-3中可以看出，單片機(jī)控制ISD4003其中P2.0口接ISD4003片選引腳，控制ISD4003的選通，P2.1口接ISD4003的串行輸出引腳MISO，P2.2接ISD4003的串行輸入引腳MOSI，從該引腳讀入放音的地址，P2.3和P2.4分別接ISD4003的串行時(shí)鐘引腳SCLK

30、和中斷引腳。圖中AND OUT通過C1和R1連接到功率放大器LM386的3號(hào)引腳上，其中C1起到的是濾波的作用，電容值約為47uF。同樣，功率放大器5號(hào)引腳連接C2接地，C2也是起到了濾波的作用[8][10]。ISD4003電路工作原理為：首先將準(zhǔn)備放音的內(nèi)容預(yù)先錄存到語音芯片中，當(dāng)公交車接收到站臺(tái)發(fā)送的數(shù)據(jù)后，單片機(jī)根據(jù)收到的有效數(shù)據(jù)，然后向語音芯片發(fā)送對(duì)應(yīng)的語音播放地址，啟動(dòng)語音芯片送出音頻信號(hào)，然后經(jīng)過放大器驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器播放語音。&

31、lt;/p><p>　　3.1.3 顯示模塊</p><p>　　液晶顯示模塊主要功能為實(shí)現(xiàn)語音報(bào)站時(shí)同步顯示文字信息，為乘客帶來方便，避免不必要的麻煩。在本設(shè)計(jì)中采用的是M12864-7A7液晶模塊，它具有存儲(chǔ)量大，顯示種類多等特點(diǎn)，能顯示文字、圖形和字符。M12864－7A7液晶顯示模塊使用兩片KS0108B作為列驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)使用一片KS0107B作為行驅(qū)動(dòng)器，KS0107B不與MCU發(fā)生

32、聯(lián)系只要提供電源就能產(chǎn)生行驅(qū)動(dòng)信號(hào)和各種同步信號(hào)。圖3-4為液晶顯示模塊的原理圖。</p><p>　　圖3-4 液晶顯示模塊原理圖</p><p>　　如圖3-4所示，數(shù)據(jù)輸入端DB0-DB7與單片機(jī)的P0口相接，CS1和CS2端為左右半屏的選擇，當(dāng)CS1為高電平時(shí)選擇右半屏信號(hào)，CS2為高電平時(shí)選擇左半屏信號(hào)。FL-E為液晶屏開關(guān)控制口，數(shù)據(jù)口加電阻是為了防止燒毀單片機(jī)[10][11]

33、。當(dāng)R/W=L，E=H→L時(shí)，數(shù)據(jù)被寫到IR或DR。當(dāng)R/W=L，E信號(hào)為下降沿時(shí)，鎖存DB7-DB0。當(dāng)R/W=L，E=H時(shí)，DDRAM數(shù)據(jù)讀到DB7-DB0。</p><p>　　3.1.4 射頻模塊</p><p>　　在RFID 系統(tǒng)中，信號(hào)發(fā)射機(jī)為了不同的應(yīng)用目的，會(huì)以不同的形式存在，典型的形式是標(biāo)簽(TAG)。標(biāo)簽相當(dāng)于條碼技術(shù)中的條碼符號(hào)，用來存儲(chǔ)需要識(shí)別傳輸?shù)男畔ⅲ硗?，與

34、條碼不同的是，標(biāo)簽必須能夠自動(dòng)或在外力的作用下，把存儲(chǔ)的信息主動(dòng)發(fā)射出去。電子標(biāo)簽作為數(shù)據(jù)載體，能起到標(biāo)識(shí)識(shí)別、物品跟蹤、信息采集的作用。在國(guó)外，電子標(biāo)簽已經(jīng)在廣泛的領(lǐng)域內(nèi)得以應(yīng)用。</p><p>　　電子標(biāo)簽根據(jù)供電形式的不同可以分成有源芯片和無源芯片。有源標(biāo)簽內(nèi)部裝有電池，有著較長(zhǎng)的識(shí)別距離，但壽命短造價(jià)高是不可避免的缺陷。無源標(biāo)簽不含電池，利用電感耦合原理工作，重量輕、體積小、價(jià)格便宜是它的最大優(yōu)勢(shì)，但唯

35、一的缺點(diǎn)就是識(shí)別距離短。</p><p>　　在設(shè)計(jì)識(shí)別系統(tǒng)之前要選擇好RFID的射頻芯片，芯片的好壞直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的性能穩(wěn)定性及開發(fā)成本。</p><p>　　從芯片的發(fā)射功率、抗干擾性、功耗、封裝等角度考慮，目前比較成熟的是125KHz和13.56MHz的RFID系統(tǒng)。常用的無線射頻收發(fā)芯片主要有nRF905、TRF6900、nRF401、RF2915等等。</p>

36、<p>　　表3-1 各種射頻芯片性能比較</p><p>　　從表3-1中我們可以看出nRF905可以直接連接單片機(jī)，而且無需編碼，傳輸速率可達(dá)100Kbps。</p><p>　　nRF905由接收解調(diào)器、頻率合成器、功率放大器、調(diào)制器、晶體振蕩器組成。nRF905采用非實(shí)時(shí)方式傳輸數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖3-5 nRF905電路原理圖</

37、p><p>　　表3-2 nRF905管腳說明</p><p>　　SPI接口包括狀態(tài)寄存器、RF配置寄存器、發(fā)送地址寄存器、發(fā)送有效數(shù)據(jù)寄存器、接收有效數(shù)據(jù)寄存器。如表3-2所示，nRF905芯片有14個(gè)重要的引腳，如圖3-5所示，nRF905與單片機(jī)的通信采用SPI接口，管腳MISO為SPI輸出，MOSI為SPI輸入，CSN為SPI使能端，SCK為SPI時(shí)鐘信號(hào)，而CD、AM、DR三個(gè)管腳

38、分別為載波檢測(cè)輸出、地址匹配輸出、數(shù)據(jù)就緒輸出引腳。</p><p><b>　　3.2 站臺(tái)部分</b></p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，站臺(tái)部分實(shí)現(xiàn)的功能與車載部分實(shí)現(xiàn)的功能較為類似。目前的系統(tǒng)公交站臺(tái)內(nèi)裝了閱讀器，能識(shí)別出公交車的ID號(hào)碼，從而顯示公交車的信息。在本設(shè)計(jì)中公交車站內(nèi)裝的是RFID卡，公交車經(jīng)過站臺(tái)時(shí)閱讀器能捕獲到站臺(tái)的數(shù)字信息從而達(dá)到識(shí)別站臺(tái)的功

39、能。</p><p><b>　　4　軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　RFID公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)軟件主要包括閱讀器模塊、顯示模塊、語音模塊等部分。軟件設(shè)計(jì)中著重于閱讀器模塊和語音模塊。</p><p><b>　　4.1 主程序</b></p><p>　　主程序主要包括主循環(huán)和初始化兩大部分

40、。主循環(huán)主要調(diào)用各模塊子程序（如：顯示模塊程序、語音模塊程序等）實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。初始化主要配置系統(tǒng)各硬件模塊，使其能正常工作，本系統(tǒng)中初始化包括串口初始化，閱讀器初始化，語音芯片初始化等。</p><p>　　在讀取RFID信息之前我們需要進(jìn)行初始化設(shè)置，在初始化執(zhí)行過后，設(shè)備對(duì)讀寫操作已就緒，可以收到或發(fā)送數(shù)據(jù)了。閱讀器通過串口與單片機(jī)相連，首先要初始化的是閱讀器的串行口，關(guān)鍵代碼如下：</p>&

41、lt;p>　　serialPort1. PortName=”coml：</p><p>　　serialPort1. BaudRate=9600：</p><p>　　serialPort1. StopBits=1：</p><p>　　serialPort1. DataBits=8：</p><p>　　serialPort1. Pa

42、rity=System. IO. Port. Parity. None：</p><p>　　程序中把端口設(shè)置波特率為9600bps，還設(shè)置了1個(gè)停止位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，無校驗(yàn)?zāi)Ｊ健?lt;/p><p>　　串口初始化的同時(shí)，其他硬件系統(tǒng)都要初始化，比如語音系統(tǒng)，上電復(fù)位后首先初始狀態(tài)設(shè)置為0，寫操作：寫操作發(fā)送5位控制位<XXXXX>，11位數(shù)據(jù)位<XXXXXXXXXXX>

43、;，共16位。</p><p>　　//首先定義好I/O口</p><p>　　sbit /SS =P2^3;</p><p>　　sbit SLCK =P2^6;</p><p>　　sbit MISO =P2^5;</p><p>　　sbit MOSI =P2^4;</p><p>　　

44、在使用nRF905之前也要進(jìn)行初始化配置，nRF905有一個(gè)10字節(jié)的配置寄存器，通過配置該寄存器的相應(yīng)位可使nRF905按要求正常運(yùn)行。</p><p>　　/*nRF905寄存器參數(shù)配置*/</p><p><b>　　uchar n;</b></p><p>　　uchar buf[10];</p><p>　　C

45、ode RFConfig RxTxConf=</p><p><b>　　{10,</b></p><p>　　0x4c,0x0f,0x44,0x20,0x20,0xcc,0xcc,0xcc,0xcc,0x58} </p><p>　　以上10位數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的是字節(jié)0-9，比如0x4c對(duì)應(yīng)的是字節(jié)0，數(shù)據(jù)顯示CH_NO[7：0]，頻率為430HZ。

46、字節(jié)5-8都為0xcc，他們都是RX地址。</p><p><b>　　4.2 閱讀器模塊</b></p><p>　　4.2.1 nRF905的SPI驅(qū)動(dòng)程序</p><p>　　在nRF905芯片的通訊中包括了寫數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這些子程序直接影響著整體識(shí)別的過程。</p><p>　　在射

47、頻芯片初始化之后需要將有用的數(shù)據(jù)寫入芯片中，按照nRF905的讀寫時(shí)序，向nRF905寫數(shù)據(jù)的流程如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 向nRF905寫數(shù)據(jù)流程圖</p><p>　　MCU通過SPI接口向nRF905寫字節(jié)的程序如下：</p><p>　　DATA_BUF=byte; //將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入緩存</p>

48、;<p>　　for(i=0;i<8;i++) //循環(huán)8次發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)</p><p>　　if(flag) //flag=DATA_BUF^7</p><p><b>　　MOSI=1;</b></p><p><b>　　else</b>&

49、lt;/p><p><b>　　MOSI=0;</b></p><p>　　SCK=1; //SCK高電平</p><p>　　DATA_BUF=DATA_BUF<<1； //左移一位，為下一位的發(fā)送做準(zhǔn)備</p><p>　　SCK=0;

50、 //SCK低電平</p><p>　　MCU從nRF905中讀取一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的程序?qū)崿F(xiàn)如下：</p><p>　　for(i=0;i<8;i++) //循環(huán)8次發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)</p><p>　　DATA_BUF=DATA_BUF<<1; //左移一位，準(zhǔn)備接收下一位</p>

51、<p>　　SCK=1; </p><p><b>　　if(MISO)</b></p><p>　　flag1=1; </p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　flag1=0;</b

52、></p><p>　　SCK=0; </p><p>　　程序中循環(huán)8次發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，通過左移一位準(zhǔn)備接收下一位，當(dāng)SCK置為高電平時(shí)，flag1=DATA_BUF^0,為標(biāo)志位，然后當(dāng)SCK置為低電平時(shí)，DATA_BUF接收到的完整數(shù)據(jù)。</p><p>　　4.2.2 nRF905發(fā)送與接收幀<

53、/p><p>　　nRF905發(fā)送一幀數(shù)據(jù)有以下幾步：</p><p>　　單片機(jī)通過置低nRF905的TRX_CE引腳將其置于待機(jī)狀態(tài)，開始與nRF905進(jìn)行SPI通信；</p><p>　　單片機(jī)把發(fā)送目的地址寫入nRF905發(fā)生地址寄存器TX_Address；</p><p>　　單片機(jī)將有效數(shù)據(jù)寫入nRF905發(fā)生有效數(shù)據(jù)寄存器RX_Pa

54、yload；</p><p>　　單片機(jī)通過置高nRF905的PWR_UP、TRX_CE、TX_EN引腳將nRF905置于ShockBurst發(fā)送模式；</p><p>　　nRF905的ShockBurst發(fā)送；</p><p>　　AUTO_RETRAN被置高，nRF905不斷重發(fā)，直到TRX_CE被置低；</p><p>　　單片機(jī)置低

55、nRF905的TRX_CE管腳，發(fā)送完畢，進(jìn)入空閑狀態(tài)；</p><p>　　nRF905發(fā)送一幀數(shù)據(jù)的流程如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 nRF905發(fā)送一幀流程圖</p><p>　　使用nRF905發(fā)送一幀數(shù)據(jù)的程序如下：</p><p>　　SpiWrite(WTP); //寫

56、數(shù)據(jù)命令</p><p>　　For(i=0;i<32;i++)</p><p>　　SpiWrite(TxBuf[i]); //寫入32直接發(fā)送命令 </p><p>　　CSN=1; //關(guān)閉SPI，保存寫入數(shù)據(jù)</p><p><b>

57、　　Delay(1);</b></p><p>　　CSN=0; //SPI使能，準(zhǔn)備寫入地址</p><p>　　SpiWrite(WTA); //寫數(shù)據(jù)至地址寄存器</p><p>　　For(i=0;i<4;i++)

58、 //寫入4字節(jié)地址</p><p>　　SpiWrite(RxTxConf.buf[i+5]);</p><p>　　CSN=1; //關(guān)閉SPI</p><p>　　TRX_CE=1; //進(jìn)入發(fā)送模式，啟動(dòng)射頻</p>&

59、lt;p>　　Delay(1); //發(fā)送完畢后進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)</p><p>　　TRX_CE=0; </p><p>　　射頻模塊發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，MCU必須先將nRF905至于待機(jī)狀態(tài)，在將發(fā)送地址及發(fā)送有效數(shù)據(jù)通過SPI接口送給nRF905后，置nRF905為ShockBurst發(fā)射狀態(tài)，nRF905

60、自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。</p><p>　　在射頻模塊發(fā)送完數(shù)據(jù)之后，與之對(duì)應(yīng)的將會(huì)有一個(gè)接收數(shù)據(jù)的過程。</p><p>　　圖4-3 nRF905接收一幀流程圖</p><p>　　如圖4-3所示，射頻模塊在接收數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)TRX_CE為高，TX_EN為低時(shí)，RF905進(jìn)入接收模式，當(dāng)檢測(cè)到同一頻段的載波時(shí)，載波檢測(cè)引腳被置高，當(dāng)接收到一個(gè)匹配的地址，AM引腳被置高

61、，當(dāng)一個(gè)正確的數(shù)據(jù)包接收完畢，DR引腳置高，單片機(jī)把TRX_CE置低，nRF905進(jìn)入空閑模式，當(dāng)所有數(shù)據(jù)接收完畢，nRF905把DR引腳和AM引腳置低。 </p><p>　　4.3 語音芯片模塊</p><p>　　ISD4003工作于SPI串行接口，所有對(duì)ISD4003的操作和控制都是通過SPI端口完成。</p><p>　　單片機(jī)控制語音芯

62、片播放，首先通過SPI端口發(fā)送上電指令和地址命令，由于語音芯片采用8KHZ的采樣頻率，器件上電后需要延遲25ms，具體過程為：</p><p>　　發(fā)送POWER UP命令；</p><p><b>　　等待TPUD</b></p><p>　　發(fā)地址值為00的SETPLAY指令</p><p><b>　　發(fā)

63、PLAY指令</b></p><p><b>　　是否產(chǎn)生INT中斷</b></p><p><b>　　放音完成</b></p><p>　　ISD4003的放音過程如圖4-4所示。</p><p>　　圖4-4 ISD4003放音流程圖</p><p>　　表

64、 4-1 ISD4003指令表</p><p>　　ISD4003放音的程序如下：</p><p><b>　　/SS=0;</b></p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p>　　if(add&0x80==1)</p><p><b>　　MOS

65、I=1;</b></p><p>　　else MOSI=0;</p><p><b>　　SCK=1;</b></p><p><b>　　SCK=0;</b></p><p><b>　　Add<<=1; </b></p><p&

66、gt;　　對(duì)于不同的串行接口外圍芯片，它們的時(shí)鐘時(shí)序是不同的。上述程序是針對(duì)在SCLK的上升沿輸入數(shù)據(jù)的。這些子程序也適用于在串行時(shí)鐘的上升沿輸入和下降沿輸出的其它各種串行外圍接口芯片，只要在程序中改變輸出電平順序進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整即可。</p><p>　　在研究過語音芯片的放音過程后，我們簡(jiǎn)單的了解下語音芯片的錄音過程。</p><p>　　圖4-5為語音芯片錄音的流程圖。</p>

67、;<p>　　圖4-5 ISD4003錄音流程圖</p><p>　　錄音程序的關(guān)鍵在于找到首地址，在程序執(zhí)行中通過錄音序列號(hào)，在EEPROM中找到對(duì)應(yīng)的首地址，向ISD4003發(fā)出SET和REC指令開始錄音。開啟單片機(jī)定時(shí)器為了對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以便計(jì)算之后所產(chǎn)生的首地址。</p><p>　　4.4 液晶顯示模塊</p><p>　　液晶顯示模塊

68、的主要作用就是能以文字的形式同步顯示出語音播放的內(nèi)容。在顯示模塊軟件設(shè)計(jì)中主要有以下幾個(gè)過程：</p><p>　?。?）定義單片機(jī)IO口。</p><p>　　（2）建立初始化函數(shù)。</p><p>　　（3）建立標(biāo)志信號(hào)函數(shù)。</p><p>　　（4）建立寫操作函數(shù)。</p><p>　　液晶顯示模塊軟件設(shè)計(jì)流程

69、圖如圖4-6所示。</p><p>　　圖4-6 液晶顯示流程圖</p><p>　　液晶顯示模塊的部分程序如下：</p><p>　　cs1=1；cs2=0；rs=0；rw=1；</p><p>　　Wait6:lcdaddr=0xff；e08=1；readlin5=lcdaddr；e08=0； readlin5=readlin5&am

70、p;0x80；</p><p>　　If(readlin5==0x80)</p><p>　　{goto wait6}</p><p><b>　　rw=0；</b></p><p>　　lcdaddr=commm；e08=1；e08=0；</p><p>　　以上這段程序?yàn)閷懼噶畲a。其中CS1

71、=1，CS2=0表明這一部分程序應(yīng)用于右半屏信號(hào)。</p><p>　　cs1=1；cs2=0；rs=0；rw=1；</p><p>　　Wait5:lcdaddr=0xff；e08=1；readlin4=lcdaddr；e08=0； readlin4=readlin4&0x80；</p><p>　　If(readlin4==0x80)</p&g

72、t;<p>　　{goto wait5}</p><p>　　rw=1；rw=0；lcdaddr=datatoo；e08=1；e08=0；</p><p>　　以上這段程序?yàn)轱@示數(shù)據(jù)代碼。</p><p><b>　　5　結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)主要研究方向?yàn)槿绾螌?shí)現(xiàn)公交車自動(dòng)識(shí)別公交車站，

73、由于沒有進(jìn)行實(shí)物的制作，僅僅只做了理論上的研究，略感遺憾。在設(shè)計(jì)中介紹了RFID的簡(jiǎn)介及工作原理等，然后對(duì)設(shè)計(jì)框圖中設(shè)計(jì)的幾個(gè)芯片進(jìn)行了挑選，并進(jìn)行性能上的分析。</p><p>　　設(shè)計(jì)中原先想要達(dá)到的效果是在公交車專用車道上公交車在站臺(tái)前20米處能識(shí)別出站臺(tái)信息進(jìn)行預(yù)報(bào)站，在出站臺(tái)10米處進(jìn)行出站報(bào)站。RFID卡本來設(shè)計(jì)采用的是中低頻芯片，安裝在車道中間，但考慮到路面磨損與振動(dòng)等情況終不成立。最理想化的設(shè)計(jì)就

74、是能達(dá)到公交車不論開到哪個(gè)站臺(tái)，都能識(shí)別報(bào)站，而不需預(yù)先在單片機(jī)里寫好整條路線的流程，從而避免了臨時(shí)改道引起的不必要的麻煩。</p><p>　　本設(shè)計(jì)還存在許多缺陷：一，使用了中頻段的RFID雖然減少了成本，但是識(shí)別距離太短。二，設(shè)想需要公交車專用車道，實(shí)現(xiàn)一車一識(shí)別，避免讀卡沖突，但是現(xiàn)實(shí)中并沒有那么長(zhǎng)距離的公交車道。三，識(shí)別時(shí)間太短，很多公交車在進(jìn)站的時(shí)候速度過快，RFID卡雖然可以達(dá)到高效率的識(shí)別，但是很

75、有可能會(huì)出現(xiàn)識(shí)別不成功的案例。四，本系統(tǒng)中沒有結(jié)合傳感器，無法識(shí)別拐彎，起步等操作，故功能不是很完善。</p><p>　　還有許多的不足之處等待改善，在今后的學(xué)習(xí)中將結(jié)合更多的知識(shí)進(jìn)行研究，期待著在不久的將來，城市的公共交通建設(shè)得更加智能化。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李元忠.射頻識(shí)別技術(shù)及其在

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